《生物化学精要61935》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物化学精要61935（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、生物化学精要（与多媒体课件配套）第O章绪论一、生物化学概念住物化学是运用化学的原理和方法，研究牛物体的物质纽成和遵循化学规律所发牛的一 系列化学变化，进而深入揭示牛命现象本质的一门科学，有牛命的化学之称。二、生物化学研究内容1. 牛物体物质的化学纽成、结构、性质和功能2. 生物体内的物质代谢、能量转换和代谢调控3. 生物体的信息代谢4. 运用生物化学原理和方法，为农业、工业、医药卫生、环境保护等服务，开拓富有经济 价值的生物资源（酶制剂、药品、食品添加剂、杀虫剂）三、生物化学的发展1静态牛物化学时期（二十世纪二十年代以前人研究内容以分析牛物体内物质的化学纽成、 性质和含量为主。2动态牛物化学时
2、期（二十世纪前半叶）：物质代谢途径及动态平衡、能量转化，光合作用、 生物氧化、糖的分解和合成代谢、蛋白质合成、核酸的遗传功能、酶、维牛索、激索、抗牛 索等的代谢3机能牛物化学及分子牛物学时期（二十世纪五十年代以后）：牛命的本质和奥秘：运动、 神经、内分泌、生长、发育、繁殖等的分了机理第一章蛋白质化学一. 蛋白质的生物学意义生物体的组成成分；酶；运输；运动；抗体；干扰索；遗传信息的控制；细胞 膜的通透性；高等动物的记忆、识别机构。二. 蛋白质的元素组成C （5055%）、H （68%）、O （2023%）、N （1518%）、S （04%）、.N的含量平均为16%凯氏（Kjadehl）定氮法的理
3、论基础：蛋白质含量=蛋白氮X6.25三. 蛋白质的组成氨棊酸是蛋白质的棊木组成单位。从细菌到人类，所冇蛋白质都由20种标准爼基酸组 成（牢记三字符号和结构式）。C“如是不对称C （除Gly）,贝ij： （1）具有两种立体异构体D型和L型;（2）具有旋 光性（手性）左旋（）或右旋（+ ）氨基酸的重要理化性质：（1）-般物理性质：无色晶体，熔点极高（200C以上），不同 味道；水中溶解度差别较人（极性和非极性），不溶于有机溶剂。具有紫外吸收性质（280nm）o（2）两性解离和等电点：氨基酸在水溶液中或在晶体状态时都以离子形式存在，在同一个 氨基酸分了上带有能放出质了的一NH34正离子和能接受质子的
4、-COO负离子，为两性电解 质。调节氨基酸溶液的pH,使氨基酸分了上的NH3基和COO基的解离程度完金相等 时，即所带净电荷为零，此时氨基酸所处溶液的pH值称为该氨基酸的等电点（pl）。（3） 化学性质：与讳三酮的反应：Pro产生黄色物质，其它为蓝紫色。在570nm （蓝紫色）或 440nm （黄色）定量测定（几Ug）；与甲醛的反丿必 氨基酸的甲醛滴定法，可以用来宜接 测定氨基酸的浓度和蛋白质水解程度；与异硫孰酸苯酯（PITC）的反应，重复测定多肽 链N端氨基酸排列顺序，设计出“多肽顺序自动分析仪二四. 肽肽是一个氨基酸的 竣基和另一个氨基酸的a 氨基脱水缩合而成的化合物。氨基酸Z 间脱水后形
5、成的键称肽键（酰胺键）。肽链写法：游离a 氨基在左，游离a 竣基在右，氨基酸Z间用“一”表示肽键。五. 蛋白质的结构蛋白质是氨基酸以肽键相互连接的线性序列。在蛋白质中，多肽链折稅形成特殊的形状（构象）。在结构中，这种构象是原了的三维排列，由氨基酸序列决定。蛋白质有四种结构 层次：一级结构，二级结构，三级结构和四级结构（不总是有）。（一）蛋白质的一级结构一级结构就是蛋白质分了中氨基酸残基的排列顺序，即氨基酸的线性序列。在基因编码 的蛋白质中，这种序列是由mRNA中的核廿酸序列决定的。一级结构中包含的共价键主要 指肽键和二硫键。（二）蛋白质的空间结构是指蛋白质分子中所有原子在三维空间的排列分布和肽
6、链的走向。由于淡基碳氧双键 的靠拢，允许存在共振结构，碳与氮Z间的肽键有部分双键性质，由CONH构成的肽单元 呈现相对的刚性和平而化，肽键中的4个原了和它札I邻的两个a 碳原了多处于同一个平面 上。蛋白质构象稳定的原因：（1）酰胺平血；（2）侧链基团R的彩响。1. 蛋白质的二级结构：指蛋白质多肽链木身的折亞和盘绕方式。（1）a螺旋：Pauling和Corey于1965年提出。结构要点：1）螺旋的每圈有3.6个氨基酸，螺旋间距离为0.54nm,每个残基沿轴旋转 100 o 2）每个肽键的按基氧与远在第四个氨基酸氨基上的氢形成氢键，氢键的走向平行于 螺旋轴，所有肽键都能参与链内氢键的形成。3）R侧
7、链阜团伸向螺旋的外侧。4） Pro的N 上缺少H,不能形成氢键，经常出现在a 螺旋的端头，它改变多肽链的方向并终止螺旋。（2）B 折叠结构：是一种肽链相当伸展的结构。肽链按层排列，依靠相邻肽链上的淡基和 氨基形成的氢键维持结构的稳定性。肽键的平面性使多肽折叠成片，氨基酸侧链伸展在折灣 片的上而和下面。B 折叠片中，相邻多肽链平行或反平行（鮫稳定）。（3）3 转角：为了紧紧折亞成紧密的球蛋白，多肽链常常反转方向，成发夹形状。一个氨 基酸的按基氧以氢键结合到相距的第四个氨基酸的氨基氢上。（4）自由回转：没有一定规律的松散肽链结构。酶的活性部位。2. 蛋白质的三级结构指多肽琏上的所有原了（包括主链和
8、侧链）在三维空间的分布。3. 蛋白质的四级结构多肽亚基的空间排布和相互作用。亚基间以非共价键连接。（三）蛋白质结构中的共价健和次级键六. 蛋白质分子结构与功能的关系蛋白质分子具有多样的生物学功能，協耍一定的化学结构，述需耍一定的空间构彖。（一）蛋白质一级结构与功能的关系1. 种属差界蛋白质一级结构的种属差异分明显，但相同部分氨基酸对蛋片质的功能起决定作用。 根据蛋白质结构上的差异，可以断定它们在亲缘关系上的远近。2. 分了病蛋白质分了一级结构的氨基酸排列顺序与正常有所不同的遗传病。（二）蛋白质构象与功能的关系别（变）构作用：含亚基的蛋白质由于一个亚基的构彖改变阳引起其余亚基和整个分子 构彖、性
9、质和功能发生改变的作用。因别构而产生的效应称别构效应。如血红蛋白是别构蛋 白，02结合到一个亚基上以后，影响与其它亚基的相互作用。七. 蛋白质的性质（一）蛋白质的相对分了量蛋片质相对分了量在10 0001 000 000之间。测定分了量的主要方法有渗透压法、超离 心法、凝胶过滤法、聚丙烯酰胺凝胶电泳等。最准确可靠的方法是超离心法（Svedberg于 1940年设计）：蛋白质颗粒在2550X10 g离心力作用下从溶液中沉降下来。沉降系数的单 位常用 S, 1S=1X1O-13 （s）（二）蛋白质的两性电离及等电点蛋白质在偏酸溶液中带正电荷，在偏碱溶液中带负电荷，在等电点时为两性离了。电泳：带电颗
10、粒在电场中移动的现象。分了人小不同的蛋片质所带净电荷密度不同，迁 移率即异，在电泳时可以分开。（三）蛋白质的胶体性质布郎运动、丁道尔现彖、电泳现彖，不能透过半透膜，具有吸附能力。蛋白质溶液稳定的原因：1）表面形成水膜（水化层）；2）带相同电荷。（四）蛋白质的变性天然蛋白质受物理或化学I大I素的影响，其共价键不变，但分子内部原有的高度规律性的 空间排列发生变化，致使其原有性质发生部分或全部丧失，称为蛋白质的变性。变性蛋白质主要标志是生物学功能的丧失。溶解度降低，易形成沉淀析出，结晶能力丧 失，分了形状改变，肽链松散，反应基团增加，易被酶消化。变性蛋白质分了互相凝集为固体的现象称凝固。有些蛋白质的
11、变性作用是可逆的，其变性如不超过一定限度，经适当处理示，可重新变 为天然蛋白质。第二章核酸的化学一. 核酸的概念和重要性1869年，Miescher从脓细胞的细胞核中分离出了一种含磷酸的有机物，当时称为核素 （nuclein），后称为核酸（nucleic acid）；此后几十年内,弄清了核酸的组成及在细胞中的分 布。1944年，Avery等成功进行肺炎球菌转化试验。1952年，Hershey等的实验表明32P-DNA 可进入噬菌体内，证明DNA是遗传物质。除少数病毒（RNA病毒）以RNA作为遗传物质外，多数有机体的遗传物质是DNAo 不同有机体遗传物质（信息分了）的结构差别，使得其所含蛋白质（
12、表现分了）的种类和数 量有所差别，有机体表现岀不同的形态结构和代谢类型。RNA的主要作用是从DNA转录遗 传信息，并指导蛋白质的合成。二. 核酸的组成成分碱基（熟记腺瞟吟、鸟瞟吟、尿喘噪、胞n密噪和胸腺n密碇的结构式）、戊糖（核糖或脱 氧核糖）、磷酸。各种核甘三磷酸和脱氧核甘三磷酸是体内合成RNA和DNA合成的直接原料。在体內能量代谢中的作用：ATP能量“货币”；UTP参加糖的互相转化与合成； CTP参加磷脂的合成；GTP参加蛋白质和II票吟的合成。第二信使cAMP、cGMPo三. DNA的结构（一）DNA的一级结构因为DNA的脱氧核廿酸只在它们所携带的碱基上有区别，所以脱氧核昔酸的序列常被
13、认为是碱基序列。通常碱基序列由DNA链的5, -3,方向写。DNA中有4种类型的核琶 酸，有n个核莒酸组成的DNA链中可能有的不同序列总数为4%（二）DNA的双螺旋结构1953 年,Watson 和 Crick 提出。DNA的双螺旋模型特点：（1）两条反向平行的多聚核廿酸链沿一个假设的中心轴右旋 相互盘绕而形成。（2）磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架组成位于外侧，作为可变成分的 碱基位于内侧，链间碱基按AT, GC配对（碱基配对原则，Chargaff定律）。（3）螺旋 直径2nm,和邻碱阜平而垂直距离0.34nm,螺旋结构每隔10个碱基对（bp）重复一次，间 隔为3.4mn。（4）碱基平面与纵
14、轴垂直，糖环平面与纵轴平行；（5）两条核琶酸链Z间依靠 碱基间的氢链结合在一起（GC三个氢键，AT二个氢键）；（6）螺圈Z间主耍靠碱基平面 间的堆积力维持。DNA的双螺旋结构的意义：该模型揭示了 DNA作为遗传物质的稳定性特征，最有价 值的是确认了碱基配对原则，这是DNA复制、转录和反转录的分了基础，亦是遗传信息传 递和表达的分了基础。该模型的提出是20世纪生命科学的重人突破之一，它奠定了生物化 学和分了生物学乃至整个生命科学飞速发展的基石。DNA双螺旋的构象类型：BDNA、ADNA、Z-DNAo四. DNA与基因组织基因是DNA片段的核廿酸序列，DNA分了中最小的功能单位。包括结构基因与调节
15、基 因。基因组是指细胞内遗传信息的携带者一DNA的总体。基因组的特点：1原核生物基因组的特点：（1） DNA大部分为结构基因，每个基因出现频率低。（2） 功能相关基因串联在一起，并转录在同一 mRNA中（多顺反子）。（3）有基因重叠现彖。2. 真核生物基因组的特点：（1）具有重复序列。（2）有断裂基因（由于内含子有存在）。 内含子（intron）：基因中不为多肽编码，不在mRNA中出现。外显子（exons）:为多肽编码 的基因片段。例外：组蛋白基因和干扰素基因没有内含了。）。五. RNA的结构与功能RNA分了是含短的不完全的螺旋区的多核廿酸链。（一）tRNAtRNA约占RNA总量的15%,主要作用是转运氨基酸用于合成蛋片质。tRNA分子量为4S, 1965年Holley测定AlatRNA 一级结构，提出三叶草二级结构模型。 主要特征：1四臂四环；2.氨基酸臂3端有CCAoh的共有结构；3.D环上有二氢尿（D）； 4反密码环上的反密码了与mRNA相互作用；5.可变环上的核廿酸数目可以变动；6.T C 环含有T和久7.含有修饰碱基和不变核苜酸。（二）rRNA占细胞RNA总量的80%,与蛋白质（40%）共同纟R成核糖体
